[發明專利]一種具有高強韌性的含稀土La和Ce元素的X90管線鋼及其軋制方法

有效

• 申請號: 202010849165.1
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112126849B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 單以銀;段賀;史顯波;嚴偉;石全強;楊柯
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/58;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/48;C22C38/50;C21D8/02
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明屬于鋼鐵材料領域，具體涉及一種具有高強韌性的含稀土La和Ce元素的X90管線鋼及其軋制方法。該鋼的化學成分如下：C：0.040～0.055％；Si：0.20～0.30％；Mn：1.6～1.8％；Cu：0.20～0.30％；Ni：0.30～0.40％；Mo：0.20～0.30％；Cr：0.30～0.40％；Nb：0.07～0.09％；Ti：0.01～0.03％；La+Ce：0.0040～0.0060％；P≤0.0050％；S≤0.0010％；O≤0.0010％；余量為Fe。本發明通過在超純凈鋼(超低O和S含量)中添加稀土La和Ce元素，控制冶煉、鑄造、軋制以及冷卻工藝得到的管線鋼具有良好的拉伸性能、低溫沖擊性能。熱軋鋼板組織為超細針狀鐵素體組織，有效晶粒尺寸小于2μm。

技術領域

本發明屬于鋼鐵材料領域，具體涉及一種具有高強韌性的含稀土La和Ce元素的X90管線鋼及其軋制方法。

背景技術

管線輸送是長距離輸送石油、天然氣最經濟、高效、安全和環保的運輸方式。20世紀80年代以來，天然氣管線敷設的增長速度已經超過石油等液體輸送管線的增長速度，并呈不斷增長的趨勢。目前，全世界管道總長度已超過280多萬公里，并以平均每年超過5000km左右的速度增長，每年用于管道建設的工程投資達400億美元。

管道運輸以便捷、經濟和安全的特點用于高壓、長距離輸送石油和天然氣。近幾年來，高鋼級、大口徑管線鋼被應用于長距離輸送，以提高輸送效率，節約經濟成本。

由于全世界對能源需求的不斷增加，人們正在偏遠地區尋找和開發新的油氣田，與此相配套的管道多是在氣候惡劣、人煙稀少、地質地貌極其復雜的地區建設。我國東北、西北通道途經高寒地區，嚴酷的低溫施工和服役條件要求管道必須具備優良的低溫韌性。我國在高鋼級、厚規格管線鋼等方面已取得長足進步，但適用于高寒地區的高鋼級管線鋼領域尚屬空白，亟待開發，以滿足我國油氣開采與儲運發展的迫切需求，保障國家能源發展戰略安全實施。

只有具備優良的韌性和高強度，才能防止輸氣管道爆破等災難性事故的發生，從而保證低溫高壓環境下安全輸送能源。管道韌性斷裂行為是管道設計中保障管線鋼在高壓環境安全工作的首要考慮的問題。在鋼鐵工業中，常用夏比沖擊試驗或落錘撕裂試驗來表征鋼的韌性斷裂抗力。在實際應用中往往會出現隨著管線鋼強度的提高，低溫韌性降低的情況。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超純凈、組織均勻細小、同時擁有高強度和高韌性的含稀土La和Ce元素的X90管線鋼及其軋制方法，在保證高強度的同時擁有良好的低溫韌性，能夠在低溫高壓環境下安全輸送能源。

本發明的技術方案是：

一種具有高強韌性的含稀土La和Ce元素的X90管線鋼，按重量百分比計，該鋼的化學成分如下：

C：0.040～0.055%；Si：0.20～0.30%；Mn：1.6～1.8%；Cu：0.20～0.30%；Ni：0.30～0.40%；Mo：0.20～0.30%；Cr：0.30～0.40%；Nb：0.07～0.09%；Ti：0.01～0.03%；La+Ce：0.0040～0.0060%；P≤0.0050%；S≤0.0010%；O≤0.0010%；余量為Fe。

所述的具有高強韌性的含稀土La和Ce元素的X90管線鋼，Nb+Ti≤0.12%。

所述的具有高強韌性的含稀土La和Ce元素的X90管線鋼，Cu+Ni+Mo+Cr：1.20～1.30%。

所述的具有高強韌性的含稀土La和Ce元素的X90管線鋼的軋制方法，包括如下步驟：

（1）加熱：鑄坯直接加熱到1100～1200 ℃，保溫1～1.5小時；

（2）再結晶區軋制：開軋溫度1000～1050℃，累計壓下量60~65%；